Nos últimos 25 anos, os cientistas descobriram mais de 4.000 planetas fora do nosso sistema solar. De mundos relativamente pequenos de rocha e águaa gigantes gasosos extremamente quentes, esses planetas exibem uma variedade nota¡vel.

Essa variedade não éinesperada. Os modelos de computador que os cientistas usam para estudar a formação dos planetas também prevaªem essa variedade. O que os modelos lutam para explicar éa distribuição em massa observada dos exoplanetas.

A maioria se enquadra na categoria de massa intermedia¡ria - planetas com massas de várias massas terrestres em torno da de Netuno. Mesmo em nosso pra³prio sistema solar, a formação de Urano e Netuno permanece um mistanãrio.

Agora, cientistas das Universidades de Cambridge e Zurique, associados ao NCCR PlanetS suiço, propuseram uma explicação alternativa. Seus resultados são publicados na revista Nature Astronomy .

“Quando os planetas se formam a partir do chamado disco protoplanetario de gás e poeira, as instabilidades gravitacionais podem ser o mecanismo de acionamento”, disse o coautor, Professor Lucio Mayer, da Universidade de Zurique.

Nesse processo, a poeira e o gás no disco se aglomeram devido a  gravidade e formam estruturas espirais densas. Estes então crescem em blocos de construção planetarios e eventualmente planetas.

A escala em que esse processo ocorre émuito grande - abrangendo a escala do disco protoplanetario. “Mas em distâncias mais curtas - a escala de planetas individuais - outra força domina: a dos campos magnanãticos se desenvolvendo ao lado dos planetas”, disse Mayer.

Esses campos magnanãticos agitam o gás e a poeira do disco e influenciam a formação dos planetas.

“Para obter uma imagem completa do processo de formação planeta¡ria, éimportante não apenas simular a estrutura espiral de grande escala no disco: os campos magnanãticos de pequena escala em torno dos blocos de construção planetarios em crescimento também devem ser inclua­dos”, disse o lider autor, Dr. Hongping Deng, do Departamento de Matema¡tica Aplicada e Fa­sica Tea³rica de Cambridge.

No entanto, as diferenças em escala e natureza da gravidade e magnetismo tornam as duas forças desafiadoras para integrar no mesmo modelo de formação planeta¡ria. Atéagora, as simulações de computador que capturam bem os efeitos de uma das forças geralmente se da£o mal com a outra.

Para ter sucesso, a equipe desenvolveu uma nova técnica de modelagem. Primeiro, eles precisavam de um conhecimento tea³rico profundo da gravidade e do magnetismo. Então, eles tiveram que encontrar uma maneira de traduzir o entendimento em um ca³digo que pudesse computar com eficiência essas forças contrastantes em una­ssono. Finalmente, devido ao imenso número de ca¡lculos necessa¡rios, um computador poderoso foi necessa¡rio - como o Piz Daint no Centro Nacional de Supercomputação da Sua­a§a (CSCS). “Além dos insights teóricos e das ferramentas técnicas que desenvolvemos, anãramos, portanto, também dependentes do avanço do poder de computação”, disse Mayer.

“Com nosso modelo, fomos capazes de mostrar pela primeira vez que os campos magnanãticos tornam difa­cil para os planetas em crescimento continuarem acumulando massa além de um certo ponto”, disse Deng. “Como resultado, os planetas gigantes se tornam mais raros e os planetas de massa intermedia¡ria muito mais frequentes - semelhante ao que observamos na realidade.”

“Esses resultados são apenas um primeiro passo, mas eles mostram claramente a importa¢ncia de considerar mais processos fa­sicos nas simulações de formação de planetas”, disse o co-autor Ravit Helled da Universidade de Zurique. “Nosso estudo ajuda a entender os caminhos potenciais para a formação de planetas de massa intermedia¡ria que são muito comuns em nossa gala¡xia. Tambanãm nos ajuda a entender os discos protoplanetarios em geral. ”